JP5697123B2 - Method for introducing nucleic acid into cells using acidified polyethylenimine - Google Patents

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Description

本発明は、酸性化ポリエチレンイミンを用いる細胞への核酸導入方法に関する。より詳しくは、本発明は、酸性化ポリエチレンイミンと核酸とを酸性条件下で混合し、得られた混合物で細胞を処理することを特徴とする細胞への核酸導入方法に関する。また、本発明は、酸性化ポリエチレンイミン溶液からなる細胞への核酸導入試薬および該溶液を含む試薬キットに関する。   The present invention relates to a method for introducing a nucleic acid into a cell using acidified polyethyleneimine. More specifically, the present invention relates to a method for introducing a nucleic acid into a cell, comprising mixing acidified polyethyleneimine and a nucleic acid under acidic conditions, and treating the cell with the resulting mixture. The present invention also relates to a reagent for introducing a nucleic acid into cells comprising an acidified polyethyleneimine solution and a reagent kit containing the solution.

核酸の細胞内への導入は、遺伝子治療のような医療応用はもちろんのこと、分子細胞生物学の基礎研究に必須である。例えば、遺伝子の細胞内への導入方法として、ウイルスベクターを利用したトランスフェクション方法や、非ウイルス性のトランスフェクション方法が知られている。   Introduction of nucleic acids into cells is essential for basic research in molecular cell biology as well as medical applications such as gene therapy. For example, transfection methods using viral vectors and non-viral transfection methods are known as methods for introducing genes into cells.

ウイルスベクターを利用したトランスフェクション方法は高レベルの遺伝子導入をもたらす。ウイルスベクターは効率的な遺伝子導入担体であるが、それらの使用は、免疫応答の誘発およびウイルス関連の病原性のために制限がある。   Transfection methods utilizing viral vectors result in high levels of gene transfer. Viral vectors are efficient gene carriers, but their use is limited due to the induction of immune responses and virus-related pathogenicity.

非ウイルス性のトランスフェクション方法は、ウイルスベクターを利用したトランスフェクション方法が有する問題がなく、核酸からの医薬品の創生に寄与するものである(非特許文献1)。本方法によれば、製品を高い再現性をもって許容できる価格で大量に産生することができ、そして長期に亘って安定に保存できる。   Non-viral transfection methods do not have the problems of transfection methods using viral vectors and contribute to the creation of pharmaceuticals from nucleic acids (Non-patent Document 1). According to this method, the product can be produced in large quantities at an acceptable price with high reproducibility, and can be stored stably for a long period of time.

非ウイルス性のトランスフェクション方法は多くの方法が知られており、その主要な方法としてカチオン性脂質および/またはカチオン性ポリマーを使用する方法を例示できる。現在、カチオン性脂質やカチオン性ポリマーを主成分とした一連の非ウイルス性トランスフェクション試薬が市販され、そして使用されている。しかし、このような試薬を使用するトランスフェクション方法では、核酸が試薬とともに細胞内に貪食作用によって取りこまれたとき、その多くがリソソームによって試薬とともに分解され、その結果トランスフェクション効率が低くなるという問題がある。また、市販のトランスフェクション試薬の多くは現在かなり高価であるため、それらが高価格であることが多数および/または大規模なトランスフェクションを伴う実験にとって問題である。   Many non-viral transfection methods are known, and the main method is exemplified by a method using a cationic lipid and / or a cationic polymer. Currently, a series of non-viral transfection reagents based on cationic lipids and cationic polymers are commercially available and used. However, in the transfection method using such a reagent, when the nucleic acid is taken into the cell together with the reagent by phagocytosis, most of the nucleic acid is decomposed together with the reagent by lysosome, resulting in low transfection efficiency. There is. Also, since many of the commercially available transfection reagents are currently quite expensive, their high cost is problematic for experiments involving many and / or large scale transfections.

カチオン性ポリマーであるポリエチレンイミン(以下、PEIと略称する)は、低価格、非ウイルス性、そして非リポソーム型のトランスフェクション試薬であり、最も費用効果的な媒体の1つとして知られている。PEIは、カチオン性電荷密度ポテンシャルが高く、DNAを効率的に凝縮(compaction)してポリプレックスと称される安定な複合体を形成する。ポリプレックスは細胞内にエンドサイトーシスにより取り込まれるため、PEIの使用により効率的にトランスフェクションが行われる(非特許文献2)。その上、PEIはpH緩衝能が高く、取り込まれたDNAをリソソームでの分解から保護し、そしてリソソームから細胞質へ効率的に放出させる。このようにPEIはトランスフェクション試薬として有用であり、DNAによる哺乳動物細胞のトランスフェクションにインビトロ(in vitro)およびインビボ(in vivo)で使用されている(非特許文献2-4)。   Polyethyleneimine (hereinafter abbreviated as PEI), a cationic polymer, is a low-cost, non-viral, non-liposomal transfection reagent and is known as one of the most cost-effective media. PEI has a high cationic charge density potential and efficiently compacts DNA to form a stable complex called a polyplex. Since polyplex is taken up into cells by endocytosis, transfection is efficiently performed by using PEI (Non-patent Document 2). In addition, PEI has a high pH buffering capacity, protects incorporated DNA from degradation by lysosomes, and efficiently releases lysosomes to the cytoplasm. Thus, PEI is useful as a transfection reagent and is used in vitro and in vivo for transfection of mammalian cells with DNA (Non-patent Documents 2-4).

しかしながら、PEIを使用するトランスフェクション方法には、PEIにかなりの毒性があること、およびPEIの安定性が低いためにトランスフェクション効率が大幅に低下することなどの問題がある。   However, transfection methods using PEI have problems such as considerable toxicity of PEI and a significant decrease in transfection efficiency due to the low stability of PEI.

PEIのトランスフェクション効率を向上させるために、PEIの大きさ、構造、および化学修飾について広範囲にわたる研究が行われており(非特許文献4-11)、そしてPEI/DNAポリプレックスまたは凝縮されたDNAに補助剤を添加することも検討されている(非特許文献12-13)。   Extensive research has been conducted on PEI size, structure, and chemical modifications to improve PEI transfection efficiency (4-11) and PEI / DNA polyplexes or condensed DNA It has also been studied to add an adjuvant to the non-patent document 12-13.

特表2008-509076号。Special table 2008-509076. 特表2006-516259号。Special table 2006-516259.

Davis, M.E. (2002) Non-viral gene delivery systems. Curr. Opin. Biotechnol. 13, 128-131.Davis, M.E. (2002) Non-viral gene delivery systems. Curr. Opin. Biotechnol. 13, 128-131. Boussif, O. et al., (1995) A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: Polyethylenimine. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 7297-7301.Boussif, O. et al., (1995) A versatile vector for gene and oligonucleotide transfer into cells in culture and in vivo: Polyethylenimine.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 7297-7301. Abdallah, B. et al., (1996) A powerful nonviral vector for in vivo gene transfer into the adult mammalian brain: Polyethylenimine. Hum. Gene Ther. 7, 1947-1954.Abdallah, B. et al., (1996) A powerful nonviral vector for in vivo gene transfer into the adult mammalian brain: Polyethylenimine.Hum. Gene Ther. 7, 1947-1954. Goula, D. et al., (1998) Size, diffusibility and transfection performance of linear PEI/DNA complexes in the mouse central nervous system. Gene Ther. 5, 712-717.Goula, D. et al., (1998) Size, diffusibility and transfection performance of linear PEI / DNA complexes in the mouse central nervous system.Gene Ther. 5, 712-717. Zanta, M.A. et al., (1997) In vitro gene delivery to hepatocytes with galactosylated polyethylenimine. Bioconjug. Chem. 8, 839-844.Zanta, M.A. et al., (1997) In vitro gene delivery to hepatocytes with galactosylated polyethylenimine. Bioconjug. Chem. 8, 839-844. Fischer, D. et al., (1999) A novel non-viral vector for DNA delivery based on low molecular weight, branched polyethylenimine: Effect of molecular weight on transfection efficiency and cytotoxicity. Pharm. Res. 16, 1273-1279.Fischer, D. et al., (1999) A novel non-viral vector for DNA delivery based on low molecular weight, branched polyethylenimine: Effect of molecular weight on transfection efficiency and cytotoxicity. Pharm. Res. 16, 1273-1279. Ogris, M. et al., (1999) PEGylated DNA/transferrin-PEI complexes: Reduced interaction with blood components, extended circulation in blood and potential for systemic gene delivery. Gene Ther. 6, 595-605.Ogris, M. et al., (1999) PEGylated DNA / transferrin-PEI complexes: Reduced interaction with blood components, extended circulation in blood and potential for systemic gene delivery.Gene Ther. 6, 595-605. Wightman, L. et al., (2001) Different behavior of branched and linear polyethylenimine for gene delivery in vitro and in vivo. J. Gene Med. 3, 362-372.Wightman, L. et al., (2001) Different behavior of branched and linear polyethylenimine for gene delivery in vitro and in vivo.J. Gene Med. 3, 362-372. Durocher, Y. et al., (2002) High-level and high-throughput recombinant protein production by transient transfection of suspension-growing human 293-EBNA1 cells. Nucleic Acids Res. 30, e9.Durocher, Y. et al., (2002) High-level and high-throughput recombinant protein production by transient transfection of suspension-growing human 293-EBNA1 cells. Nucleic Acids Res. 30, e9. Brissault, B. et al., (2003) Synthesis of linear polyethylenimine derivatives for DNA transfection. Bioconjug. Chem. 14, 581-587.Brissault, B. et al., (2003) Synthesis of linear polyethylenimine derivatives for DNA transfection. Bioconjug. Chem. 14, 581-587. Thomas, M. et al., (2005) Full deacylation of polyethylenimine dramatically boosts its gene delivery efficiency and specificity to mouse lung. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 5679-5684.Thomas, M. et al., (2005) Full deacylation of polyethylenimine incremental boosts its gene delivery efficiency and specificity to mouse lung.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 5679-5684. Ogris, M. et al., (1998) The size of DNA/transferring-PEI complexes is an important factor for gene expression in cultured cells. Gene Ther. 5, 1425-1433.Ogris, M. et al., (1998) The size of DNA / transferring-PEI complexes is an important factor for gene expression in cultured cells.Gene Ther. 5, 1425-1433. Tseng, W.C. et al., (2007) Trehalose enhances transgene expression mediated by DNA-PEI complexes. Biotechnol. Prog. 23, 1297-1304.Tseng, W.C. et al., (2007) Trehalose enhances transgene expression mediated by DNA-PEI complexes. Biotechnol. Prog. 23, 1297-1304.

PEIのトランスフェクション効率を向上させることを目的とし、PEIの大きさ、構造、および化学修飾に焦点をあてた研究がなされている。しかし、PEIのトランスフェクション効率の増加およびその毒性の低減は未だ充分に達成されていない。   Studies aimed at improving the transfection efficiency of PEI have focused on PEI size, structure, and chemical modification. However, increasing the transfection efficiency of PEI and reducing its toxicity has not yet been fully achieved.

本発明の課題は、PEIのトランスフェクション効率の増加、およびその毒性の低減を達成する方法を見出し、トランスフェクション効率が高いPEIを提供し、さらにそのようなPEIを使用する効率的な細胞への核酸導入方法を提供することである。   The object of the present invention is to find a method for achieving an increase in the transfection efficiency of PEI and a reduction in its toxicity, to provide a PEI with a high transfection efficiency, and further to an efficient cell using such a PEI. It is to provide a method for introducing a nucleic acid.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。本研究では、PEIの欠点を克服するために、PEI溶液およびポリプレックス形成の条件、並びにトランスフェクション期間を検討した。その結果、PEIの酸性化、および酸性条件下でのポリプレックス形成により、高いトランスフェクション効率を確保できることを見出した。さらに、トランスフェクション後にPEIを除去することにより、充分なトランスフェクション効率と毒性の低減が達成されることを見出した。本発明者らはこれら知見から本発明を達成した。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. In this study, in order to overcome the disadvantages of PEI, the conditions for PEI solution and polyplex formation, as well as the transfection period, were examined. As a result, it was found that high transfection efficiency can be secured by acidification of PEI and polyplex formation under acidic conditions. Furthermore, it was found that by removing PEI after transfection, sufficient transfection efficiency and toxicity reduction can be achieved. The present inventors have achieved the present invention from these findings.

即ち、本発明は以下に関する:
1. 下記工程を含む、細胞への核酸導入方法:
(1)ポリエチレンイミン(PEI)と核酸とを、pH 3.5からpH 4.5の酸性条件下で混合する工程、および
(2)得られた混合物で細胞を処理する工程、
2. 前記工程(2)についで下記工程を更に含む前記1.の細胞への核酸導入方法:
(3)細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換する工程、
3. PEIが、直鎖PEIである前記1.または2.の細胞への核酸導入方法、
4. PEIが、分子量約25,000の直鎖PEIである前記1.または2.の細胞への核酸導入方法、
5. PEIと核酸との重量比が、4:1から8:1である前記1.から4.のいずれかの細胞への核酸導入方法、
6. 前記1.から5.のいずれかに記載のPEIが、pH 0.5からpH 2.0の溶液(PEI溶液)である前記1.から5.のいずれかの細胞への核酸導入方法、
7. 前記1.から5.のいずれかに記載のPEIが、PEIの塩酸溶液である前記1.から5.のいずれかの細胞への核酸導入方法、
8. 前記1.から5.のいずれかに記載のPEIが、PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液である前記1.から5.のいずれかの細胞への核酸導入方法、
9. 下記工程を含む、細胞への核酸導入方法:
(1)ポリエチレンイミン(PEI)と核酸とを、pH 3.5からpH 4.5の酸性条件下で混合する工程、
(2)得られた混合物で細胞を処理する工程、および
(3)細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換する工程、
ここで、PEIは分子量約25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液であり、PEIと核酸との重量比が4:1から8:1である、
10. ポリエチレンイミン(PEI)溶液を含む細胞への試薬キットであって、PEI溶液のpHが0.5から2.0であることを特徴とする細胞への核酸導入用試薬キット、
11. 前記PEI溶液がPEIの塩酸溶液である前記10.の細胞への核酸導入用試薬キット、
12. 前記PEI溶液がPEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液である前記10.の細胞への核酸導入用試薬キット、
13. 前記PEI溶液に含まれるPEIが直鎖PEIである前記10.から12.のいずれかの細胞への核酸導入用試薬キット、
14. 前記PEI溶液に含まれるPEIが分子量約25,000の直鎖PEIである前記10.から12.のいずれかの細胞への核酸導入用試薬キット、
15. ポリエチレンイミン(PEI)溶液を含む試薬キットであって、PEI溶液が分子量約25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液であることを特徴とする細胞への核酸導入用試薬キット、
16. ポリエチレンイミン(PEI)からなる細胞への核酸導入試薬であって、PEI溶液のpHが0.5から2.0であることを特徴とする該導入効率が保持された細胞への核酸導入試薬。
That is, the present invention relates to:
1. A method for introducing nucleic acid into a cell, including the following steps:
(1) mixing polyethyleneimine (PEI) and nucleic acid under acidic conditions of pH 3.5 to pH 4.5, and (2) treating cells with the resulting mixture,
2. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to the above 1. further comprising the following steps following the step (2):
(3) replacing the cell culture medium with fresh culture medium;
3. The method for introducing a nucleic acid into the cell according to 1 or 2 above, wherein PEI is linear PEI,
4. A method for introducing a nucleic acid into a cell according to 1 or 2 above, wherein the PEI is a linear PEI having a molecular weight of about 25,000.
5. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to any one of 1 to 4 above, wherein the weight ratio of PEI to the nucleic acid is 4: 1 to 8: 1.
6. The method for introducing a nucleic acid into the cell according to any one of 1 to 5 above, wherein the PEI according to any one of 1 to 5 is a solution having a pH of 0.5 to pH 2.0 (PEI solution),
7. The method for introducing a nucleic acid into the cell according to any one of 1 to 5 above, wherein the PEI according to any one of 1 to 5 is a hydrochloric acid solution of PEI.
8. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to any one of 1. to 5. above, wherein the PEI according to any one of 1. to 5. is a solution prepared by dissolving PEI in a 0.2N hydrochloric acid solution. ,
9. A method for introducing nucleic acid into a cell comprising the following steps:
(1) A step of mixing polyethyleneimine (PEI) and nucleic acid under acidic conditions of pH 3.5 to pH 4.5,
(2) treating the cells with the resulting mixture, and (3) replacing the cell culture medium with fresh culture medium,
Here, PEI is a solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of about 25,000 in 0.2N hydrochloric acid solution, and the weight ratio of PEI to nucleic acid is 4: 1 to 8: 1.
10. A reagent kit for cells containing a polyethyleneimine (PEI) solution, wherein the pH of the PEI solution is from 0.5 to 2.0,
11. The reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell according to 10., wherein the PEI solution is a hydrochloric acid solution of PEI,
12. The reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell according to 10., wherein the PEI solution is a solution prepared by dissolving PEI in a 0.2N hydrochloric acid solution,
13. The reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell according to any one of 10. to 12. above, wherein the PEI contained in the PEI solution is linear PEI,
14. The reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell according to any one of 10. to 12. above, wherein the PEI contained in the PEI solution is a linear PEI having a molecular weight of about 25,000,
15. A reagent kit containing a polyethyleneimine (PEI) solution, wherein the PEI solution is a solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of about 25,000 in 0.2N hydrochloric acid solution. Nucleic acid introduction reagent kit,
16. A reagent for introducing a nucleic acid into a cell comprising polyethyleneimine (PEI), wherein the pH of the PEI solution is from 0.5 to 2.0, and the introduction efficiency of the nucleic acid to a cell retaining the introduction efficiency is maintained.

本発明によれば、PEIと核酸とを酸性条件下で混合し、得られた混合物で細胞を処理することを特徴とする細胞への核酸導入方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nucleic acid introduction | transduction method to a cell characterized by mixing PEI and a nucleic acid on acidic conditions, and processing a cell with the obtained mixture can be provided.

また本発明によれば、酸性化PEI溶液からなる細胞への核酸導入試薬および該溶液を含む細胞への核酸導入用試薬キットを提供できる。   Moreover, according to the present invention, a reagent for introducing a nucleic acid into a cell comprising an acidified PEI solution and a reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell containing the solution can be provided.

本発明に係る細胞への核酸導入方法では、様々な種類の細胞や培養細胞への核酸の導入において、高いトランスフェクション効率と最小限の毒性を達成できる。また、本核酸導入方法に要する費用は、様々な市販試薬を使用する核酸導入方法と比較して約1:10000にまで劇的に低減できる。   In the method for introducing nucleic acid into cells according to the present invention, high transfection efficiency and minimal toxicity can be achieved in introducing nucleic acid into various types of cells and cultured cells. In addition, the cost required for the present nucleic acid introduction method can be dramatically reduced to about 1: 10000 as compared with the nucleic acid introduction method using various commercially available reagents.

また、酸性化PEI溶液は、中性化PEI溶液と比較して、長期間の保存においてもPEIのトランスフェクション活性が維持されており、そのため、細胞への核酸導入効率を維持することができる。   In addition, the acidified PEI solution maintains the transfection activity of PEI even during long-term storage, as compared with the neutralized PEI solution, and thus can maintain the efficiency of introducing nucleic acid into cells.

このように、本発明により、簡便かつ費用効果的で高効率に、細胞への核酸導入を達成することができる。   Thus, according to the present invention, nucleic acid introduction into cells can be achieved simply, cost-effectively and with high efficiency.

酸性条件下でPEIによるDNA凝縮を行うことにより、PEI/DNAポリプレックスによるトランスフェクション効率が増加したことを示す図である。EGFP発現ベクターとPEIとをHBS(pH 7.4)またはLBS(pH 3.5)中で混合してDNA凝縮を引き起こした(図中、Compaction in HBS、または、Compaction in LBSと表示する)。得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞の一過性トランスフェクションを行い、細胞のEGFP発現をフローサイトメトリーで解析した。無処理の細胞を同様に解析した(図中、No treatmentと表示する)。図の縦軸は細胞数(Cell number)を、横軸は蛍光強度(Fluorescence intensity)を示す。また、図中影付領域は、無処理細胞のヒストグラムを、実線領域はトランスフェクション処理した細胞のヒストグラムを示す。一過性トランスフェクション効率は、EGFPを高レベル(太矢印)および低〜高レベル(細矢印)で発現している細胞数を計数することにより評価した。(実施例1)It is a figure which shows that the transfection efficiency by PEI / DNA polyplex increased by performing DNA condensation by PEI under acidic conditions. EGFP expression vector and PEI were mixed in HBS (pH 7.4) or LBS (pH 3.5) to cause DNA condensation (indicated as “Compact in HBS” or “Compact in LBS”). Transient transfection of HeLa cells was performed with the obtained PEI / DNA polyplex, and EGFP expression in the cells was analyzed by flow cytometry. Untreated cells were similarly analyzed (indicated as No treatment in the figure). In the figure, the vertical axis represents the cell number, and the horizontal axis represents the fluorescence intensity. In the figure, the shaded area shows a histogram of untreated cells, and the solid line area shows a histogram of transfected cells. Transient transfection efficiency was assessed by counting the number of cells expressing EGFP at high levels (thick arrows) and low to high levels (thin arrows). (Example 1) 酸性条件下でPEIによるDNA凝縮を行うことにより、PEI/DNAポリプレックスによるトランスフェクションにおける細胞への毒性が低下したことを示す図である。図1-Aの説明に記載のようにトランスフェクションを行い、次いでトランスフェクションしたHeLa細胞をPI染色し、PIで染色された死細胞をフローサイトメトリーで分析した。データは平均±標準偏差で表す(n=3)。図の縦軸は死細胞の割合(Dead cells (%))を示す。(実施例1)It is a figure which shows that the toxicity to the cell in the transfection by PEI / DNA polyplex fell by performing DNA condensation by PEI under acidic conditions. Transfections were performed as described in the description of Figure 1-A, then transfected HeLa cells were stained with PI and dead cells stained with PI were analyzed by flow cytometry. Data are expressed as mean ± standard deviation (n = 3). The vertical axis of the figure shows the ratio of dead cells (Dead cells (%)). (Example 1) PEI/DNA比およびDNA凝縮pHがトランスフェクション効率に及ぼす効果を検討した結果を示す図である。 PEIおよびEGFP発現ベクターをLBS(pH 3.5)中で様々なPEI/DNA比で混合し、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞の一過性トランスフェクションを行い、EGFP発現と毒性をフローサイトメトリーで分析した。無処理の細胞を同様に解析した(図中、No treatmentと表示する)。図の縦軸は細胞の割合(% Cells)を示す。図中の数値は、トランスフェクションに用いたPEI/DNAポリプレックス調製時のPEI/DNA比を示す(Transfection [PEI/DNA ratio (μg/μg)])。図中、黒カラムはEGFP高発現細胞(Cells expressing high levels of EGFP)を、白カラムは死細胞(Dead cells)を示す。(実施例2)It is a figure which shows the result of having examined the effect which PEI / DNA ratio and DNA condensation pH have on transfection efficiency. PEI and EGFP expression vectors are mixed in LBS (pH 3.5) at various PEI / DNA ratios, and the resulting PEI / DNA polyplex is transiently transfected with HeLa cells to flow EGFP expression and toxicity Analyzed by cytometry. Untreated cells were similarly analyzed (indicated as No treatment in the figure). The vertical axis in the figure indicates the percentage of cells (% Cells). The numbers in the figure indicate the PEI / DNA ratio at the time of preparation of the PEI / DNA polyplex used for transfection (Transfection [PEI / DNA ratio (μg / μg)]). In the figure, the black column indicates EGFP high expressing cells (Cells expressing high levels of EGFP), and the white column indicates dead cells. (Example 2) PEI/DNA比およびDNA凝縮pHがトランスフェクション効率に及ぼす効果を検討した結果を示す図である。PEIおよびEGFP発現ベクターをPEI/DNA比6(μg/μg)となるようLBS(pH 3.5)中で混合し(図中、PEI/EGFP ratio=6と表示する)、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞の一過性トランスフェクションを行い、EGFP発現をフローサイトメトリーで解析した。無処理の細胞を同様に解析した(図中、No treatmentと表示する)。図の縦軸は細胞数(Cell number)を、横軸は蛍光強度(Fluorescence intensity)を示す。また、図中影付領域は、無処理細胞のヒストグラムを、実線領域はトランスフェクション処理した細胞のヒストグラムを示す。トランスフェクション効率は、EGFPを高レベル(太矢印)および低〜高レベル(細矢印)で発現している細胞数を計数することにより評価した。(実施例2)It is a figure which shows the result of having examined the effect which PEI / DNA ratio and DNA condensation pH have on transfection efficiency. PEI and EGFP expression vectors were mixed in LBS (pH 3.5) to give a PEI / DNA ratio of 6 (μg / μg) (indicated as PEI / EGFP ratio = 6 in the figure), and the resulting PEI / DNA HeLa cells were transiently transfected with polyplex and EGFP expression was analyzed by flow cytometry. Untreated cells were similarly analyzed (indicated as No treatment in the figure). In the figure, the vertical axis represents the cell number, and the horizontal axis represents the fluorescence intensity. In the figure, the shaded area shows a histogram of untreated cells, and the solid line area shows a histogram of transfected cells. Transfection efficiency was assessed by counting the number of cells expressing EGFP at high levels (thick arrows) and low to high levels (thin arrows). (Example 2) DNA凝縮pHがトランスフェクション効率に及ぼす効果を検討した結果を示す図である。PEIおよびEGFP発現ベクターを比率が5(μg/μg)となるように、HBS(pH 7.4)またはLBS(pH 3.5、4.0、4.5)中で混合し、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞の一過性トランスフェクションを行った。図の縦軸はEGFP発現細胞数の増加倍率(Fold increase in the number of cells expressing EGFP)を示す。図中の数値は、DNA凝縮培地のpHを示す(pH of compaction medium)。図中、黒カラムおよび白カラムはそれぞれEGFPを高レベルで発現している細胞(High level expressionと表示する)および低〜高レベルで発現している細胞(Low to high level expression)を示す。データは平均±標準偏差で表す(n=3)。(実施例2)It is a figure which shows the result of having examined the effect which DNA condensation pH has on transfection efficiency. PEI and EGFP expression vectors were mixed in HBS (pH 7.4) or LBS (pH 3.5, 4.0, 4.5) to a ratio of 5 (μg / μg), and the resulting PEI / DNA polyplex was HeLa Transient transfection of cells was performed. The vertical axis in the figure indicates the FGFP increase in the number of cells expressing EGFP. The numerical value in the figure indicates the pH of the DNA condensation medium (pH of compaction medium). In the figure, the black column and the white column represent cells expressing EGFP at a high level (indicated as High level expression) and cells expressing low to high level (Low to high level expression), respectively. Data are expressed as mean ± standard deviation (n = 3). (Example 2) 酸性条件下で得られたPEI/DNAポリプレックスによりCOS-1およびHeLa S3細胞のトランスフェクションを行った結果を示す図である。EGFP発現を蛍光顕微鏡により検討した。細胞は、5μgのEGFP発現ベクターと25μgのPEIをLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて一過性にトランスフェクションし、そして培養12時間後に培地を新鮮な血清含有培地と交換した。その後、ノマルスキー(Nomarski)微分干渉顕微鏡および蛍光顕微鏡で細胞形態およびEGFP発現を観察した。スケール目盛線(Scale bars)は10μm。(実施例3)It is a figure which shows the result of having transfected COS-1 and HeLa S3 cell by the PEI / DNA polyplex obtained on acidic condition. EGFP expression was examined with a fluorescence microscope. Cells were transiently transfected with a polyplex formed by mixing 5 μg of EGFP expression vector and 25 μg of PEI in LBS (pH 4.0), and after 12 hours of culture, the medium was washed with fresh serum. The medium was exchanged. Cell morphology and EGFP expression were then observed with a Nomarski differential interference microscope and fluorescence microscope. Scale bars are 10μm. (Example 3) 酸性条件下で得られたPEI/DNAポリプレックスによるトランスフェクションと、最適量のTransIT-LT1を用いたトランスフェクションとを、COS-1細胞を用いて比較検討した結果を示す図である。細胞は、1μgのEGFP発現ベクターと5μgのPEIをLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックス、または最適量のTransIT-LT1を用いて一過性にトランスフェクションした。その後、ノマルスキー(Nomarski)微分干渉顕微鏡および蛍光顕微鏡で細胞形態およびEGFP発現を観察した。スケール目盛線(Scale bars)は10μm。(実施例3)It is a figure which shows the result of having compared the transfection by the PEI / DNA polyplex obtained under acidic conditions, and the transfection using the optimal amount of TransIT-LT1 using COS-1 cells. Cells were transiently transfected with a polyplex formed by mixing 1 μg EGFP expression vector and 5 μg PEI in LBS (pH 4.0), or with an optimal amount of TransIT-LT1. Cell morphology and EGFP expression were then observed with a Nomarski differential interference microscope and fluorescence microscope. Scale bars are 10μm. (Example 3) 酸性条件下で得られたPEI/DNAポリプレックスを用いて、浮遊培養したDami細胞のトランスフェクションを行った結果を示す図である。浮遊培養したDami細胞を培養ディッシュに接着させ、そして、4μgのEGFP発現ベクターと26μgのPEIをLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて一過性にトランスフェクションした。その後、ノマルスキー(Nomarski)微分干渉顕微鏡および蛍光顕微鏡で細胞形態およびEGFP発現を観察した。スケール目盛線(Scale bars)は10μm。(実施例3)It is a figure which shows the result of having performed the transfection of the Dami cell which carried out suspension culture using the PEI / DNA polyplex obtained on acidic conditions. Suspension cultured Dami cells were attached to culture dishes and transiently transfected with polyplexes formed by mixing 4 μg EGFP expression vector and 26 μg PEI in LBS (pH 4.0) . Cell morphology and EGFP expression were then observed with a Nomarski differential interference microscope and fluorescence microscope. Scale bars are 10μm. (Example 3) 酸性条件下で得られたPEI/DNAポリプレックスを用いて、PEIとの接触に対して感受性が高いために細胞凝集および細胞死が生じるHCT116細胞のトランスフェクションに成功したことを示す図である。細胞は、6μgのCD25発現ベクターと7.5μgのPEIをLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて1回または2回、一過性にトランスフェクションし(図中、CD25 transfection (once)、または、CD25 transfection (twice)と表示する)、そして抗CD25抗体を用いて染色した後、セルソーターにてCD25発現を分析した。無処理の細胞を同様に解析した(図中、No treatmentと表示する)。図の縦軸はHCT116細胞数(Cell number (HCT116))を、横軸は蛍光強度(Fluorescence intensity)を示す。また、図中影付領域は、無処理細胞のヒストグラムを、実線領域はトランスフェクション処理した細胞を示す。トランスフェクション効率はCD25を低〜高レベル(細矢印)で発現している細胞数を計数することにより評価した。(実施例3)It is a figure which shows that it succeeded in the transfection of the HCT116 cell in which cell aggregation and cell death generate | occur | produce because it is highly sensitive to the contact with PEI using the PEI / DNA polyplex obtained under acidic conditions. Cells were transiently transfected once or twice with polyplexes formed by mixing 6 μg CD25 expression vector and 7.5 μg PEI in LBS (pH 4.0) (in the figure, After staining with CD25 transfection (once) or CD25 transfection (twice)) and anti-CD25 antibody, CD25 expression was analyzed with a cell sorter. Untreated cells were similarly analyzed (indicated as No treatment in the figure). In the figure, the vertical axis represents the number of HCT116 cells (Cell number (HCT116)), and the horizontal axis represents the fluorescence intensity. In the figure, the shaded area represents a histogram of untreated cells, and the solid line area represents cells transfected. Transfection efficiency was evaluated by counting the number of cells expressing CD25 at low to high levels (thin arrows). (Example 3) 酸性条件下で得られたPEI/DNAポリプレックスを用いて、安定トランスフェクション細胞クローンを作成した結果を示す図である。HeLa S3細胞の安定トランスフェクションを、EGFP発現ベクターとPEIとをLBS中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて行った(図中、Stable transfectionと表示する)。次いで、ゼオシン抵抗性コロニーを2週間でクローン化した(図中、HeLa S3 coloniesと表示する)後、ノマルスキー(Nomarski)微分干渉顕微鏡および蛍光顕微鏡で細胞形態およびEGFP発現を観察した。スケール目盛線(Scale bars)は10μm。It is a figure which shows the result of having produced the stable transfection cell clone using the PEI / DNA polyplex obtained on acidic conditions. Stable transfection of HeLa S3 cells was performed using a polyplex formed by mixing an EGFP expression vector and PEI in LBS (shown as Stable transfection in the figure). Subsequently, zeocin resistant colonies were cloned in 2 weeks (indicated as HeLa S3 colonies in the figure), and then cell morphology and EGFP expression were observed with a Nomarski differential interference microscope and a fluorescence microscope. Scale bars are 10μm. 酸性化PEIを使用する細胞への核酸導入方法の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the nucleic acid introduction | transduction method to the cell which uses acidified PEI.

本発明は、PEIを用いる細胞への核酸導入方法に関する。本発明に係る方法は、PEIと核酸とを酸性条件下で混合し、得られた混合物で細胞を処理することを特徴とする。   The present invention relates to a method for introducing a nucleic acid into a cell using PEI. The method according to the present invention is characterized in that PEI and nucleic acid are mixed under acidic conditions, and cells are treated with the resulting mixture.

また本発明は、酸性化PEI溶液からなる細胞への核酸導入試薬および該溶液を含む細胞への核酸導入用試薬キットに関する。本発明に係るPEI溶液は、酸性溶媒に溶解されているPEI溶液であることを特徴とする。   The present invention also relates to a reagent for introducing a nucleic acid into a cell comprising an acidified PEI solution and a reagent kit for introducing a nucleic acid into a cell containing the solution. The PEI solution according to the present invention is a PEI solution dissolved in an acidic solvent.

「核酸」とは、プリンまたはピリミジン塩基、糖、およびリン酸からなるヌクレオチドを基本単位とし、このリン酸が各ヌクレオチド間で糖の3'と5'位炭素の間にジエステル結合を形成することにより重合した鎖状のポリヌクレオチドをいう。糖の違いにより、糖部分がデオキシリボースであるデオキシリボ核酸(DNA)と 、リボースであるリボ核酸(RNA)とに大別される。   “Nucleic acid” is a nucleotide unit consisting of a purine or pyrimidine base, a sugar, and a phosphate, and this phosphate forms a diester bond between the 3 ′ and 5 ′ carbons of the sugar between each nucleotide. Refers to a chain-like polynucleotide polymerized by. Depending on the difference in sugar, deoxyribonucleic acid (DNA) whose sugar moiety is deoxyribose and ribonucleic acid (RNA) which is ribose are roughly classified.

用語「核酸」は、遺伝子、DNA、RNA、オリゴヌクレオチド、およびポリヌクレオチドを包含する。また、用語「核酸」は、本明細書において、遺伝子、DNA、RNA、オリゴヌクレオチド、およびポリヌクレオチドと互換可能に使用される。   The term “nucleic acid” encompasses genes, DNA, RNA, oligonucleotides, and polynucleotides. The term “nucleic acid” is also used herein interchangeably with gene, DNA, RNA, oligonucleotide, and polynucleotide.

用語「細胞への核酸導入」は、本明細書において、用語「細胞のトランスフェクション」と互換可能に使用される。   The term “introducing nucleic acid into a cell” is used interchangeably herein with the term “transfection of a cell”.

「細胞」は、単離された細胞、単離された生体由来組織に含まれる細胞、および培養細胞を包含する。細胞が単離された細胞または培養細胞である場合、細胞は接着性細胞であってもよく、浮遊性細胞であってもよい。   “Cells” include isolated cells, cells contained in isolated biological tissue, and cultured cells. When the cell is an isolated cell or a cultured cell, the cell may be an adherent cell or a suspension cell.

PEIは、カチオン性ポリマーであり、核酸を効率的に凝縮(compaction)してポリプレックスと称される安定な複合体を形成する。ポリプレックスは細胞内にエンドサイトーシスにより取り込まれるため、PEIの使用により効率的にトランスフェクションが行われる(非特許文献2)。   PEI is a cationic polymer that efficiently compacts nucleic acids to form a stable complex called a polyplex. Since polyplex is taken up into cells by endocytosis, transfection is efficiently performed by using PEI (Non-patent Document 2).

PEIは、直鎖PEIでもよく、分枝PEIでもよいが、好ましくは直鎖PEIを用いる。直鎖PEIは分枝PEIと比較してトランスフェクション効率が高い。PEIの分子量は、そのトランスフェクション効率を考慮すると、10,000-800,000Daが利用可能であり、好ましくは10,000-50,000Da、より好ましくは10,000-25,000Da、さらに好ましくは約25,000Daである。具体的には、分子量約25,000Daの直鎖PEIが好ましく用いられる。また、化学修飾された直鎖PEIまたは分枝PEIを用いることもできる。PEIは市販されており、容易に入手することができる。例えば、ポリサイエンシズ社(Polysciences, Inc., Warrington, PA, USA)製のPEIを好ましく使用できる。   PEI may be linear PEI or branched PEI, but preferably linear PEI is used. Linear PEI has higher transfection efficiency than branched PEI. The molecular weight of PEI is 10,000-800,000 Da available in view of its transfection efficiency, preferably 10,000-50,000 Da, more preferably 10,000-25,000 Da, and even more preferably about 25,000 Da. Specifically, linear PEI having a molecular weight of about 25,000 Da is preferably used. Chemically modified linear PEI or branched PEI can also be used. PEI is commercially available and can be easily obtained. For example, PEI manufactured by Polysciences, Inc., Warrington, PA, USA can be preferably used.

PEIは、酸性化PEI溶液であることが好ましい。本明細書において、「酸性化PEI溶液」とは、酸性溶媒に溶解されて調製されたPEI溶液を意味する。これに対し、「中性化PEI溶液」とは、中性溶媒に溶解されて調整されたPEI溶液を意味する。酸性化PEI溶液の酸性度は、好ましくはpH 0からpH 2.0であり、より好ましくはpH 0.5からpH 2.0である。酸性度がこの範囲外であると、PEIのトランスフェクション活性が低下する。酸性溶媒としては、PEI溶液の酸性度を上記範囲に保持し得る溶媒であって、かつ、PEIのトランスフェクション活性に悪影響を与えない溶媒であればいずれの溶媒も使用でき、例えば、塩酸(以下、HClと略称することがある)などの無機酸の他、グリシン塩酸水溶液などの酸性領域にpHを持つ有機酸などの酸性溶媒を例示できる。より具体的には、酸性溶媒として、0.01Nから0.5Nの塩酸、好ましくは0.2Nの塩酸を例示できる。   The PEI is preferably an acidified PEI solution. In the present specification, the “acidified PEI solution” means a PEI solution prepared by dissolving in an acidic solvent. On the other hand, the “neutralized PEI solution” means a PEI solution prepared by being dissolved in a neutral solvent. The acidity of the acidified PEI solution is preferably pH 0 to pH 2.0, more preferably pH 0.5 to pH 2.0. If the acidity is outside this range, the transfection activity of PEI decreases. As the acidic solvent, any solvent can be used as long as it is a solvent that can maintain the acidity of the PEI solution in the above range and does not adversely affect the transfection activity of PEI. In addition to inorganic acids such as HCl, which may be abbreviated as HCl, acidic solvents such as organic acids having a pH in an acidic region such as an aqueous glycine hydrochloride solution can be exemplified. More specifically, examples of the acidic solvent include 0.01N to 0.5N hydrochloric acid, preferably 0.2N hydrochloric acid.

酸性化PEI溶液の調製は、PEI粉末を購入後直ちに酸性溶媒に溶解することにより実施する。PEIは空気酸化され易いため、粉末状態でも不安定であって、開封後は粉末状態で-80℃にて保管しても、トランスフェクション活性が保管中に減少する。したがって、購入したPEI粉末は開封後直ちに酸性溶媒に溶解することが好ましい。PEI濃度は、保存中の安定性を保持するため、1mg/ml以上の濃度で酸性溶媒に溶解することが好ましい。   The acidified PEI solution is prepared by dissolving PEI powder in an acidic solvent immediately after purchase. Since PEI is easily oxidized by air, it is unstable even in a powdered state, and transfection activity is reduced during storage even when stored in a powdered state at −80 ° C. after opening. Therefore, the purchased PEI powder is preferably dissolved in an acidic solvent immediately after opening. In order to maintain stability during storage, the PEI concentration is preferably dissolved in an acidic solvent at a concentration of 1 mg / ml or more.

今までに、中性化PEI溶液を用いたトランスフェクションの成功について多数報告されている(非特許文献2;非特許文献6;非特許文献12;Pham, P.L.et al., (2003) Large-scale transient transfection of serum-free suspension-growing HEK293 EBNA1 cells: Peptone additives improve cell growth and transfection efficiency. Biotechnol. Bioeng. 84, 332-342.;Ehrhardt, C.et al., (2006) Polyethylenimine, a cost-effective transfection reagent. Signal Transduction 6, 179-184.)。   To date, many reports have been made on the success of transfection using a neutralized PEI solution (Non-patent document 2; Non-patent document 6; Non-patent document 12; Pham, PLet al., (2003) Large scale transient transfection of serum-free suspension-growing HEK293 EBNA1 cells: Peptone additives improve cell growth and transfection efficiency.Biotechnol. Bioeng. 84, 332-342.; Ehrhardt, C. effective transfection reagent. Signal Transduction 6, 179-184.).

しかし、実際のところ、PEIの使用中に、そのトランスフェクション活性の予期せぬ減少がしばしば観察される。すなわち、中性化PEI溶液は不安定であると考えることができる。   In practice, however, an unexpected decrease in its transfection activity is often observed during use of PEI. That is, the neutralized PEI solution can be considered unstable.

一方、酸性化PEI溶液は、長期間の保存後も、そのトランスフェクション活性をほぼ完全に保持していた。具体的には、PEIを0.2N HClに溶解する(pH 1程度を示す)と、4℃または-80℃での保存期間中少なくとも6ヶ月間に亙って完全にトランスフェクション活性が維持された。より具体的には、調製直後のトランスフェクション活性は、最大活性を示したが、6ヶ月間の保存後でも活性は全く失活せずに保持されていた。これに対し、PEIをHBS(pH 7.4)に溶解したとき、トランスフェクション活性は4℃または-80℃での1ヶ月の保存期間中に劇的に低減した。具体的には、調製直後のトランスフェクション活性を100%とすると、1ヶ月間の保存後には活性は0%となり、完全に失活した。さらに、PEIをエタノールに溶解すると、そのトランスフェクション活性が4℃での保存期間中2、3週間以内に劇的に低減した。具体的には、調製時のトランスフェクション活性を100%とすると、2-3週間保存後には、活性は0%となり、完全に失活した。   On the other hand, the acidified PEI solution almost completely retained its transfection activity even after long-term storage. Specifically, when PEI was dissolved in 0.2N HCl (indicating a pH of about 1), transfection activity was fully maintained for at least 6 months during storage at 4 ° C or -80 ° C. . More specifically, the transfection activity immediately after preparation showed the maximum activity, but the activity was retained without being inactivated even after storage for 6 months. In contrast, when PEI was dissolved in HBS (pH 7.4), transfection activity was dramatically reduced during the 1 month storage period at 4 ° C or -80 ° C. Specifically, assuming that the transfection activity immediately after preparation was 100%, the activity was 0% after storage for 1 month, and the activity was completely inactivated. Furthermore, dissolution of PEI in ethanol dramatically reduced its transfection activity within a few weeks during storage at 4 ° C. Specifically, assuming that the transfection activity at the time of preparation was 100%, the activity was 0% after 2-3 weeks storage, and the activity was completely inactivated.

酸性化PEI溶液では、全てのイミノ基の窒素原子のローンペアがプロトネーションされて、空気酸化されなくなるため、保存中のトランスフェクション活性の低下を防ぐことができると考えられる。   In the acidified PEI solution, since the loan pairs of nitrogen atoms of all imino groups are protonated and are not oxidized by air, it is considered that the decrease in transfection activity during storage can be prevented.

本発明に係る細胞への核酸導入方法は、PEIと核酸とを酸性条件下で混合し、得られた混合物で細胞を処理することを特徴とする。PEIと核酸とを混合することにより、PEIにより核酸が効率的に凝縮され、PEIと核酸とからなるポリプレックスと称される安定な複合体を形成する。ポリプレックスは細胞内にエンドサイトーシスにより取り込まれるため、効率的にトランスフェクションを達成できる。   The method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention is characterized in that PEI and nucleic acid are mixed under acidic conditions, and the cell is treated with the obtained mixture. By mixing PEI and nucleic acid, the nucleic acid is efficiently condensed by PEI, and a stable complex called a polyplex composed of PEI and nucleic acid is formed. Since polyplex is taken up into cells by endocytosis, transfection can be achieved efficiently.

本発明に係る細胞への核酸導入方法には、上記酸性化PEI溶液が好ましく用いられる。   The acidified PEI solution is preferably used in the method for introducing a nucleic acid into cells according to the present invention.

「酸性条件下」とは、pH 3.5-4.5、好ましくはpH 4.0の条件下であることを意味する。PEIと核酸との酸性条件下での混合は、例えば、PEIと核酸とを共に酸性溶媒に添加することにより実施できる。あるいは、PEIと核酸とをそれぞれ別個に酸性溶媒に添加し、その後、両者を混合することにより実施できる。以下、本明細書において、PEIと核酸との混合による核酸凝縮に用いる培地を凝縮培地と称することがある。凝縮培地は、pH 3.5-4.5の緩衝液として細胞に悪影響を与えないものであればいずれを用いることもでき、例えば乳酸緩衝生理食塩水(LBS)、酢酸緩衝生理食塩水、およびリン酸緩衝生理食塩水を利用できる。より具体的には、凝縮培地として、pH 4.0の乳酸緩衝生理食塩水(LBS)を例示できる。   “Acid condition” means that the condition is pH 3.5-4.5, preferably pH 4.0. Mixing of PEI and nucleic acid under acidic conditions can be performed, for example, by adding both PEI and nucleic acid to an acidic solvent. Alternatively, PEI and nucleic acid can be separately added to an acidic solvent and then mixed. Hereinafter, in the present specification, a medium used for nucleic acid condensation by mixing PEI and nucleic acid may be referred to as a condensed medium. Any condensate can be used as long as it does not adversely affect cells as a pH 3.5-4.5 buffer, such as lactate buffered saline (LBS), acetate buffered saline, and phosphate buffered saline. Saline can be used. More specifically, as the condensing medium, lactate buffered saline (LBS) having a pH of 4.0 can be exemplified.

pH 3.5-4.5、好ましくはpH 4.0の条件下では、PEIが十分な正電荷を持ち、また、核酸のリン酸基も負電荷を持つため、PEIと核酸の電気的な会合が強力に働き、その結果、強固なポリプレックスが形成されると考えられる。中性条件下では、核酸は十分負電荷を持つが、PEIの正電荷が弱くなり、また、pH 3.5より強い酸性下では核酸が負電荷を持たなくなるため、これら条件下でのポリプレックス形成は不十分となる。核酸が凝縮してポリプレックスを形成しないと細胞に取り込まれず、また、強固なポリプレックスでないと、細胞に取り込まれてからリソソームに運ばれた際にヌクレアーゼで分解される。したがって、PEIと核酸との混合はpH 3.5-4.5、好ましくはpH 4.0の条件で実施する。PEIと核酸とで形成されたポリプレックスは、リソソームに運ばれた後に細胞質に漏れ易い性質を持ち、漏れ出て来た該ポリプレクスは核内に運ばれる。核では、核酸がポリプレックスから解離してリラックス構造に戻り、その機能を発揮する。   Under conditions of pH 3.5-4.5, preferably pH 4.0, PEI has a sufficiently positive charge, and the phosphate group of nucleic acid also has a negative charge, so the electrical association between PEI and nucleic acid works strongly, As a result, it is considered that a strong polyplex is formed. Under neutral conditions, the nucleic acid has a sufficiently negative charge, but the PEI has a weak positive charge, and under acidic conditions higher than pH 3.5, the nucleic acid does not have a negative charge. It becomes insufficient. If the nucleic acid does not condense to form a polyplex, it will not be taken up by the cell. If it is not a strong polyplex, it will be taken up by the cell and then transported to the lysosome, where it will be degraded by the nuclease. Therefore, the mixing of PEI and nucleic acid is carried out under conditions of pH 3.5-4.5, preferably pH 4.0. The polyplex formed by PEI and nucleic acid has the property of easily leaking into the cytoplasm after being transported to the lysosome, and the leaked polyplex is transported into the nucleus. In the nucleus, the nucleic acid dissociates from the polyplex, returns to a relaxed structure, and performs its function.

PEIと核酸との混合物による細胞の処理は、該混合物を細胞溶液または生体由来組織を含む溶液に添加することにより実施できる。細胞溶液に含まれる細胞は接着性細胞であってもよく、浮遊性細胞であってもよい。   Treatment of cells with a mixture of PEI and nucleic acid can be performed by adding the mixture to a cell solution or a solution containing a tissue derived from a living body. The cells contained in the cell solution may be adherent cells or floating cells.

PEIと核酸との混合物による細胞の処理時間は、高いトランスフェクション効率を得られる限りにおいて特に限定されず、簡単な繰り返し実験により適宜設定することができる。長時間処理すると、PEIの細胞毒性の影響により死細胞の割合が増加するため、トランスフェクション効率が低下する。細胞の処理時間は、具体的には好ましくは8時間から24時間、より好ましくは8時間から12時間、さらにより好ましくは8時間を例示できる。   The treatment time of the cells with the mixture of PEI and nucleic acid is not particularly limited as long as high transfection efficiency can be obtained, and can be appropriately set by simple repeated experiments. Long-term treatment increases the proportion of dead cells due to the effects of PEI cytotoxicity, thus reducing transfection efficiency. Specifically, the cell treatment time is preferably 8 to 24 hours, more preferably 8 to 12 hours, and even more preferably 8 hours.

PEIによる細胞毒性を回避するため、PEIと核酸との混合物による細胞の処理後に、該細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換することが好ましい。トランスフェクション後に培養培地を交換すると、高いトランスフェクション効率を犠牲にすることなく、PEIの毒性を最小限にすることができる。細胞に取り込まれたポリエチレンイミンは、過剰量にならなければ、代謝を受けて無毒されるものと考えられる。   In order to avoid cytotoxicity due to PEI, it is preferable to replace the culture medium of the cells with a fresh culture medium after treatment of the cells with a mixture of PEI and nucleic acid. Changing the culture medium after transfection can minimize the toxicity of PEI without sacrificing high transfection efficiency. If the amount of polyethyleneimine taken up by the cells does not become excessive, it is considered that they are metabolized and nontoxic.

PEIと核酸の混合比は、高いトランスフェクション効率を得られる限りにおいて特に限定されず、簡単な繰り返し実験により適宜設定することができる。適当な混合比は、PEIの分子量により変化するものと考えられる。例えば、分子量25,000Da前後のPEIを使用する場合、PEIと核酸の混合比は、重量比で4:1から8:1の範囲内であることが好ましい。重量比がこの範囲外であると、PEIのトランスフェクション効率が低下する。さらに、重量比が8:1以上であると過剰量のPEIによる細胞毒性が高くなる。PEIが酸性化PEI溶液である場合、PEIと核酸の重量比は、酸性化PEI溶液に含まれるPEIと核酸との重量比で表される。また、PEIの毒性に対して感受性の高い細胞のトランスフェクションに分子量25,000Da前後のPEIを使用する場合、PEIと核酸の混合比を最大で1.25:1程度まで減らしたほうが好ましい。   The mixing ratio of PEI and nucleic acid is not particularly limited as long as high transfection efficiency can be obtained, and can be appropriately set by simple repeated experiments. The appropriate mixing ratio is considered to vary depending on the molecular weight of PEI. For example, when PEI having a molecular weight of around 25,000 Da is used, the mixing ratio of PEI and nucleic acid is preferably in the range of 4: 1 to 8: 1 by weight. If the weight ratio is outside this range, the transfection efficiency of PEI decreases. Furthermore, when the weight ratio is 8: 1 or more, cytotoxicity due to an excessive amount of PEI increases. When PEI is an acidified PEI solution, the weight ratio of PEI and nucleic acid is represented by the weight ratio of PEI and nucleic acid contained in the acidified PEI solution. In addition, when PEI having a molecular weight of about 25,000 Da is used for transfection of cells sensitive to PEI toxicity, it is preferable to reduce the mixing ratio of PEI and nucleic acid to about 1.25: 1 at the maximum.

本発明に係る細胞への核酸導入方法は、好ましくは、分子量約25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製されたPEI溶液を用い、かつ、下記工程を含む:
(1)PEIと核酸とを、重量比4:1から8:1の範囲内で、pH 3.5からpH 4.5の範囲内の酸性条件下で混合する工程、
(2)得られた混合物で細胞を処理する工程、および
(3)細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換する工程、
The method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention preferably uses a PEI solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of about 25,000 in a 0.2N hydrochloric acid solution, and includes the following steps:
(1) A step of mixing PEI and nucleic acid under acidic conditions within a weight ratio of 4: 1 to 8: 1 and within a range of pH 3.5 to 4.5.
(2) treating the cells with the resulting mixture, and (3) replacing the cell culture medium with fresh culture medium,

本発明に係る細胞への核酸導入方法の具体例を図4に示す。   A specific example of the method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention is shown in FIG.

本発明に係る細胞への核酸導入方法は、細胞への一過性核酸導入、および細胞への安定的核酸導入のいずれにも使用できる。   The method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention can be used for either transient nucleic acid introduction into a cell or stable nucleic acid introduction into a cell.

さらに、本発明に係る細胞への核酸導入方法は、PEIに感受性が高く、PEIの細胞毒性の影響を受け易かった細胞にも適用できる。このような細胞を本方法でトランスフェクションする場合、PEIと核酸の混合比を通常よりは低減し、PEIと核酸との混合物による細胞の処理を複数回行うことにより、PEIの細胞毒性の影響を低減することができ、高いトランスフェクション効率を得ることができる。   Furthermore, the method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention can be applied to a cell that is highly sensitive to PEI and easily affected by the cytotoxicity of PEI. When such cells are transfected by this method, the PEI / nucleic acid mixture ratio is reduced more than usual, and the cells are treated with the PEI / nucleic acid mixture multiple times to reduce the effects of PEI cytotoxicity. Can be reduced, and high transfection efficiency can be obtained.

また、一般に、浮遊性の培養細胞の多くは化学トランスフェクション試薬を用いると充分に核酸が導入されないため、通常、電気穿孔法(electroporation)により核酸導入を実施するが、このような浮遊性の培養細胞にも本方法を適用して核酸導入を実施できる。本方法は、電気穿孔法と比べ、特別な機器を必要とせず、また、少量の細胞を用いて実施できるため有用である。   In general, most of the floating cultured cells do not have sufficient nucleic acid introduced by using chemical transfection reagents. Therefore, nucleic acid introduction is usually carried out by electroporation. Nucleic acid can be introduced by applying this method to cells. Compared with electroporation, this method is useful because it does not require special equipment and can be performed using a small amount of cells.

本発明に係る細胞への核酸導入方法は、従来の中性化PEIを使用する細胞への核酸導入方法と比較して、トランスフェクション効率が約2倍〜約7倍程度高く、また、細胞毒性が低かった。さらに、本方法は、他の試薬を使用する非ウイルス性のトランスフェクション方法と比較して低費用であり、費用効果的である。   The method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention has a transfection efficiency of about 2 to about 7 times higher than that of a conventional method for introducing a nucleic acid into a cell using neutralized PEI. Was low. Furthermore, the method is less expensive and cost effective compared to non-viral transfection methods that use other reagents.

上記酸性化PEI溶液は、細胞への核酸導入試薬として使用できる。すなわち、本発明により、PEI溶液からなる細胞への核酸導入試薬であって、PEI溶液のpHが0.5から2.0であることを特徴とする細胞への核酸導入試薬を提供できる。好ましくは、本発明に係る細胞への核酸導入試薬は、分子量約25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製されたPEI溶液からなる。   The acidified PEI solution can be used as a reagent for introducing nucleic acid into cells. That is, according to the present invention, there can be provided a reagent for introducing a nucleic acid into a cell comprising a PEI solution, wherein the pH of the PEI solution is from 0.5 to 2.0. Preferably, the reagent for introducing nucleic acid into cells according to the present invention comprises a PEI solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of about 25,000 in a 0.2N hydrochloric acid solution.

上記酸性化PEI溶液は、該溶液を個別に包装された形態で含む試薬キットとして提供することができる。すなわち、本発明により、PEI溶液を含む試薬キットであって、PEI溶液のpHが0.5から2.0であることを特徴とする細胞への核酸導入用試薬キットを提供できる。好ましくは、本発明に係る試薬キットは、分子量約25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製されたPEI溶液を含む。本試薬キットは、本発明に係る細胞への核酸導入方法に好ましく使用できる。   The acidified PEI solution can be provided as a reagent kit containing the solution in individually packaged form. That is, according to the present invention, a reagent kit containing a PEI solution, wherein the pH of the PEI solution is 0.5 to 2.0, can be provided. Preferably, the reagent kit according to the present invention includes a PEI solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of about 25,000 in a 0.2N hydrochloric acid solution. This reagent kit can be preferably used in the method for introducing a nucleic acid into a cell according to the present invention.

上記のように、PEIの酸性化により、様々な種類の細胞株へのDNAの導入において、そのトランスフェクション活性を長期間維持でき、そして高いトランスフェクション効率と最小限の毒性を達成できる。特に、酸性化PEIを用いる試験の費用は、様々な市販の試薬と比較して約1:10000にまで劇的に低減される。このように、酸性化PEIは費用効果的で高効率のトランスフェクションを達成する。   As described above, acidification of PEI can maintain its transfection activity for a long time in introducing DNA into various types of cell lines, and achieve high transfection efficiency and minimal toxicity. In particular, the cost of testing with acidified PEI is dramatically reduced to about 1: 10000 compared to various commercial reagents. Thus, acidified PEI achieves cost-effective and highly efficient transfection.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited at all by the Example shown below.

まず、下記実施例に使用した材料および方法について簡単に述べる。   First, materials and methods used in the following examples are briefly described.

1. 試薬およびプラスミド
直鎖PEI(分子量25,000)は、ポリサイエンシズ社(Polysciences, Inc.)より購入した。PEI粉末は0.2N HClに5mg/mlの濃度で溶解し、そして一部を4℃または-80℃で保管した。HEPES緩衝生理食塩水(以下、HBSと略称する:20 mM HEPES-KOH、pH 7.4、および150 mM NaCl)および乳酸緩衝生理食塩水(以下、LBSと略称する:20 mM 乳酸ナトリウム, pH 3.5、4.0、または4.5、および150 mM NaCl)を調製した。TransIT-LT1トランスフェクション試薬は、マイラスバイオLLC社(Mirus Bio LLC)より購入した。強化緑色蛍光タンパク質(enhanced green flulorescent protein;以下、EFGPと略称する)をコードするベクターpcDNA4-TO-EGFPは、pcDNA4/TOベクター(Invitrogen社製)を用いて従前報告された方法で構築した(Nakayama, Y. et al., (2006) Involvement of the N-terminal unique domain of Chk tyrosine kinase in Chk-induced tyrosine phosphorylation in the nucleus. Exp. Cell Res. 312, 2252-2263.)。CD25をコードするpCAGベクター(pCAG/TetR-IRES-CD25)は従前報告された方法で構築した(Miyazaki, J. et al., (1989) Expression vector system based on the chicken beta-actin promoter directs efficient production of interleukin-5. Gene 79, 269-277.)。
1. Reagents and plasmids Linear PEI (molecular weight 25,000) was purchased from Polysciences, Inc. PEI powder was dissolved in 0.2N HCl at a concentration of 5 mg / ml and a portion was stored at 4 ° C or -80 ° C. HEPES buffered saline (hereinafter abbreviated as HBS: 20 mM HEPES-KOH, pH 7.4, and 150 mM NaCl) and lactate buffered saline (hereinafter abbreviated as LBS: 20 mM sodium lactate, pH 3.5, 4.0) Or 4.5 and 150 mM NaCl). TransIT-LT1 transfection reagent was purchased from Mirus Bio LLC. A vector pcDNA4-TO-EGFP encoding an enhanced green flulorescent protein (hereinafter abbreviated as EFGP) was constructed by a previously reported method using a pcDNA4 / TO vector (Invitrogen) (Nakayama). , Y. et al., (2006) Involvement of the N-terminal unique domain of Chk tyrosine kinase in Chk-induced tyrosine phosphorylation in the nucleus. Exp. Cell Res. 312, 2252-2263.). The pCAG vector encoding CD25 (pCAG / TetR-IRES-CD25) was constructed by a previously reported method (Miyazaki, J. et al., (1989) Expression vector system based on the chicken beta-actin promoter directs efficient production of interleukin-5. Gene 79, 269-277.).

2. 細胞株
ヒト上皮HeLaおよびHeLa S3細胞(Japanese Collection of Research Bioresources、大阪)は、5%牛胎仔血清(FBS)および5%牛血清(BS)をそれぞれ含むイスコフ改変ダルベッコ培地(Iscove's modified Dulbecco's medium;IMDM)中で培養した。ヒト巨核球系のDami細胞は、従前報告されたように、10%ウマ血清を含むIMDM中で浮遊培養により維持し(Greenberg, S.M. et al., (1988) Characterization of a new megakaryocytic cell line: The Dami cell. Blood 72, 1968-1977.;Hirao, A. et al., (1998) Overexpression of C-terminal Src kinase homologous kinase suppresses activation of Lyn tyrosine kinase required for VLA5-mediated Dami cell spreading. J. Biol. Chem. 273, 10004-10010.;Sato, I. et al., (2009) Differential trafficking of Src, Lyn, Yes and Fyn is specified by the state of palmitoylation in the SH4 domain. J. Cell Sci. 122, 965-975.)、2.5% FBSおよび2.5% ウマ血清を含むIMDM中で2-3日間培養することにより培養ディッシュに付着させた。
2. Cell Lines Human epithelial HeLa and HeLa S3 cells (Japanese Collection of Research Bioresources, Osaka) contain Iscove's modified Dulbecco's medium containing 5% fetal bovine serum (FBS) and 5% bovine serum (BS), respectively. ; IMDM). Human megakaryocyte Dami cells were maintained by suspension culture in IMDM containing 10% horse serum as previously reported (Greenberg, SM et al., (1988) Characterization of a new megakaryocytic cell line: The Blood 72, 1968-1977 .; Hirao, A. et al., (1998) Overexpression of C-terminal Src kinase homologous kinase suppresses activation of Lyn tyrosine kinase required for VLA5-mediated Dami cell spreading. J. Biol. Chem. 273, 10004-10010 .; Sato, I. et al., (2009) Differential trafficking of Src, Lyn, Yes and Fyn is specified by the state of palmitoylation in the SH4 domain. J. Cell Sci. 122, 965 -975.), And attached to the culture dish by culturing for 2-3 days in IMDM containing 2.5% FBS and 2.5% horse serum.

3. DNA凝縮pHおよびPEI/DNA比のトランスフェクション効率への影響の検討
HeLa細胞を35mm培養ディッシュにディッシュ当たり1×105細胞となるように播種し、1-2日間培養した。トランスフェクション前に培養培地を新鮮な血清含有培地と交換した。PEI/DNAポリプレックスを形成させるため、1μgのpcDNA4-TO-EGFPを、100μlのLBSまたはHBS中で、後述するPEI/DNA比でPEIと混合し、そして当該混合物を室温で20分間放置した。初期の実験では1μgのpcDNA4-TO-EGFPと5μgのPEIを100μlのLBS中で直接的に混合したが、以降の実験では1μgのpcDNA4-TO-EGFPと5μgのPEIをそれぞれ50μlのLBSで別々に希釈してから混合した。得られたPEI/DNAポリプレックスは500μlの予め温めた血清不含IMDMで希釈し、そして各培養ディッシュに滴下して添加した。トランスフェクション後24時間目に、0.05% EDTAを含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中で静かにピペッティングすることにより細胞を剥離させた。遠心処理後、3% FBSおよび1μg/ml ヨウ化プロピジウム(PI)を含むPBSに細胞を再度浮遊させ、そして、蛋白質発現を検証するためにEGFP蛍光を、死細胞の検証のためにPI染色を、MoFloセルソーター(Beckman Coulter社製)を用いてフローサイトメトリーにより分析した。培養ディッシュで増殖したトランスフェクション細胞は、トランスフェクション後24時間目にツァイス LSM 5 パスカル デコンボリューション顕微鏡(Zeiss LSM 5 Pascal deconvolution microscope、Carl Zeiss社製)下で観察した。
3. Examination of influence of DNA condensation pH and PEI / DNA ratio on transfection efficiency
HeLa cells were seeded in a 35 mm culture dish at 1 × 10 5 cells per dish and cultured for 1-2 days. Prior to transfection, the culture medium was replaced with fresh serum-containing medium. To form a PEI / DNA polyplex, 1 μg of pcDNA4-TO-EGFP was mixed with PEI at a PEI / DNA ratio described below in 100 μl of LBS or HBS, and the mixture was left at room temperature for 20 minutes. In early experiments, 1 μg pcDNA4-TO-EGFP and 5 μg PEI were mixed directly in 100 μl LBS, but in subsequent experiments, 1 μg pcDNA4-TO-EGFP and 5 μg PEI were each separated in 50 μl LBS. Diluted to mix. The resulting PEI / DNA polyplex was diluted with 500 μl of pre-warmed serum-free IMDM and added dropwise to each culture dish. 24 hours after transfection, cells were detached by gently pipetting in phosphate buffered saline (PBS) containing 0.05% EDTA. After centrifugation, resuspend cells in PBS containing 3% FBS and 1 μg / ml propidium iodide (PI), and use EGFP fluorescence to verify protein expression and PI staining to verify dead cells The analysis was performed by flow cytometry using a MoFlo cell sorter (Beckman Coulter). Transfected cells grown in culture dishes were observed under a Zeiss LSM 5 Pascal deconvolution microscope (Zeiss LSM 5 Pascal deconvolution microscope, Carl Zeiss) 24 hours after transfection.

4. PEIの毒性に敏感な細胞株のトランスフェクションの検討
HCT116細胞はトランスフェクション試薬の毒性に敏感である。PEIの毒性を低減させると共にトランスフェクション効率を増加させるために、逐次トランスフェクション方法を開発した。具体的には、DNA/PEIポリプレックスを、7.5μgのPEIと6μgのpCAG/TetR-IRES-CD25を用いて調製し、35mmの培養ディッシュそれぞれに滴下により添加し、そして8時間インキュベーション後に培養培地を新鮮な血清含有培地と交換した。更なる次のトランスフェクションのために、新たに調製したDNA/PEIポリプレックスを1回目のトランスフェクションにおいて示したように細胞培養に添加し、さらに8時間インキュベーション後に培地を新鮮な血清含有培地と再び交換した。細胞を更に16時間培養して、抗CD25抗体で染色し、そして細胞表面のCD25発現をMoFloセルソーターを用いてフローサイトメトリーにより従前報告されたように分析した(Nakayama, Y. et al., (2005) Multi-lobulation of the nucleus in prolonged S phase by nuclear expression of Chk tyrosine kinase. Exp. Cell Res. 304, 570-581.)。
4. Examination of transfection of cell lines sensitive to PEI toxicity
HCT116 cells are sensitive to the toxicity of transfection reagents. In order to reduce the toxicity of PEI and increase transfection efficiency, a sequential transfection method was developed. Specifically, DNA / PEI polyplex was prepared using 7.5 μg PEI and 6 μg pCAG / TetR-IRES-CD25, added dropwise to each 35 mm culture dish, and after 8 hours incubation the culture medium Was replaced with fresh serum-containing medium. For further subsequent transfections, freshly prepared DNA / PEI polyplexes are added to the cell culture as indicated in the first transfection, and after an additional 8 hours of incubation, the medium is reconstituted with fresh serum-containing medium. Exchanged. Cells were further cultured for 16 hours, stained with anti-CD25 antibody, and cell surface CD25 expression was analyzed as previously reported by flow cytometry using a MoFlo cell sorter (Nakayama, Y. et al., ( 2005) Multi-lobulation of the nucleus in prolonged S phase by nuclear expression of Chk tyrosine kinase. Exp. Cell Res. 304, 570-581.

5. EGFPを安定発現する細胞クローンの作成
HeLa S3細胞を60mm培養ディッシュにディッシュ当たり3×104細胞となるように播種し、1日間培養した。PEI/DNAポリプレックスを形成させるため、97.5μgのPEIと15μgのpcDNA4-TO-EGFPをそれぞれ50μlのLBS(pH 3.5)中に別々に希釈し、そして希釈物を混合して上記のようにトランスフェクションに用いた。トランスフェクション後24時間目に培養ディッシュ中で増殖した細胞を4つのディッシュに等分に分け、そして、安定トランスフェクション細胞の選択を、250μg/ml ゼオシン(Invitrogen社製)中でトランスフェクション後48時間目から実施した。
5. Creation of cell clones that stably express EGFP
HeLa S3 cells were seeded in a 60 mm culture dish at 3 × 10 4 cells per dish and cultured for 1 day. To form the PEI / DNA polyplex, 97.5 μg PEI and 15 μg pcDNA4-TO-EGFP are each separately diluted in 50 μl LBS (pH 3.5), and the dilutions are mixed and transferred as above. Used for the effect. Cells grown in culture dishes 24 hours after transfection were divided into 4 dishes, and selection of stable transfected cells was performed 48 hours after transfection in 250 μg / ml Zeocin (Invitrogen). Conducted from the eyes.

PEIの保存期間中の安定性、PEI/DNAポリプレックス形成、およびPEIの毒性に対する酸性pHの影響を検討した。   The effects of acidic pH on PEI storage stability, PEI / DNA polyplex formation, and PEI toxicity were investigated.

今までに、中性化PEI溶液を用いたトランスフェクションの成功について数多くの報告が存在する。しかし、実際のところ、PEIの使用中に、そのトランスフェクション活性の予期せぬ減少がしばしば観察された。すなわち、中性化PEI溶液は不安定であると推測した。そこで、PEIの保存期間中の安定性に対する酸性pHの影響を検討した。   To date, there have been many reports of successful transfection with neutralized PEI solutions. However, in fact, an unexpected decrease in its transfection activity was often observed during use of PEI. That is, it was estimated that the neutralized PEI solution was unstable. Therefore, the effect of acidic pH on the stability of PEI during storage was examined.

PEIをHBS(pH 7.4)に溶解したとき、トランスフェクション活性は4℃または-80℃での1ヶ月の保存期間中に劇的に低減した。具体的には、調製直後のトランスフェクション活性は、トランスフェクション活性を100%とすると、1ヶ月間の保存後には活性は0%となり、完全に失活した。さらに、PEIをエタノールに溶解すると、そのトランスフェクション活性が4℃での保存期間中2、3週間以内に劇的に低減した。具体的には、調製時のトランスフェクション活性を100%とすると、2-3週間保存後には、活性は0%となり、完全に失活した。ここでトランスフェクション活性は、EGFP遺伝子を含むベクターをCOS-1細胞へ導入したときのEGFP遺伝子発現細胞数の全細胞数に対する割合で評価した。   When PEI was dissolved in HBS (pH 7.4), transfection activity was dramatically reduced during the 1 month storage period at 4 ° C or -80 ° C. Specifically, the transfection activity immediately after the preparation was completely inactivated with the activity being 0% after storage for 1 month, assuming that the transfection activity was 100%. Furthermore, dissolution of PEI in ethanol dramatically reduced its transfection activity within a few weeks during storage at 4 ° C. Specifically, assuming that the transfection activity at the time of preparation was 100%, the activity was 0% after 2-3 weeks storage, and the activity was completely inactivated. Here, the transfection activity was evaluated by the ratio of the number of EGFP gene-expressing cells to the total number of cells when a vector containing the EGFP gene was introduced into COS-1 cells.

これに対し、PEIを0.2N HClに溶解する(pH 1程度を示す)と、4℃または-80℃での保存期間中少なくとも6ヶ月間に亙って完全にトランスフェクション活性が維持された。具体的には、調製直後のトランスフェクション活性を100%とすると、6ヶ月間の保存後でも100%であった。   In contrast, when PEI was dissolved in 0.2N HCl (indicating a pH of about 1), transfection activity was fully maintained for at least 6 months during storage at 4 ° C or -80 ° C. Specifically, assuming that the transfection activity immediately after preparation was 100%, it was 100% even after storage for 6 months.

このことから、0.2N HCl中でPEIのアミノ基が充分にプロトン化されることにより空気酸化に対する保護効果が得られることが示唆される。一方、トランスフェクションに対するPEI粉末の潜在能力は、一旦容器を開封すると、4℃または-80℃での保存期間中に大幅に失われた。内部の空気によりPEIが酸化し始め、それによりトランスフェクション活性の低下を生じると考えることができる。   This suggests that a protective effect against air oxidation can be obtained by fully protonating the amino group of PEI in 0.2N HCl. On the other hand, the potential of PEI powder for transfection was greatly lost during storage at 4 ° C or -80 ° C once the container was opened. It can be considered that PEI begins to oxidize by the internal air, thereby causing a decrease in transfection activity.

次いで、ポリプレックス形成へのpHの影響を検討した。すなわち、酸性および中性の凝縮培地を用いてポリプレックス形成を行い、トランスフェクション効率を比較した。具体的には、PEIおよびpcDNA4-TO-EGFPをHBS(pH 7.4)またはLBS(pH 3.5)中でPEI/DNA比が5(μg/μg)となるよう混合し、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞を一過性にトランスフェクションした。トランスフェクション24時間後にEGFP発現をフローサイトメトリーで解析した。トランスフェクション効率は、EGFPを高レベルおよび低〜高レベルで発現している細胞数を計数することにより評価した。   Next, the effect of pH on polyplex formation was examined. That is, polyplex formation was performed using acidic and neutral condensate media, and transfection efficiency was compared. Specifically, PEI and pcDNA4-TO-EGFP were mixed in HBS (pH 7.4) or LBS (pH 3.5) so that the PEI / DNA ratio was 5 (μg / μg), and the obtained PEI / DNA HeLa cells were transiently transfected with polyplex. EGFP expression was analyzed by flow cytometry 24 hours after transfection. Transfection efficiency was assessed by counting the number of cells expressing EGFP at high and low to high levels.

その結果、凝縮培地としてLBS(pH 3.5)を用いたときにEGFPを発現する細胞の数は、HBS(pH 7.4)を用いたときのものと比較してより多かった(図1-A)。同様の結果が蛍光顕微鏡観察によって得られた(データ未記載)。PEI分画のみがDNAと複合体を形成する生理的pHでは6アミノ基毎にプロトン化されていること、pH 5では半数のアミノ基がプロトン化されること、そしてpH 3では80%のアミノ基がプロトン化されることが報告されている(Suh, J. et al., (1994) Ionization of poly(ethylenimine) and poly(allylamine) at various pH's. Bioorg. Chem. 22, 318-327.;Clamme, J.P. et al.,(2003) Monitoring of the formation and dissociation of polyethylenimine/DNA complexes by two photon fluorescence correlation spectroscopy. Biophys. J. 84, 1960-1968.;Menzel, H. et al., (2003) Chemical properties of polyamines with relevance to the biomineralization of silica. Chem. Commun. 2003, 2994-2995.)。このことから、PEIの陽性荷電の増加がDNA/PEIポリプレックス形成を促進すると考えらることができる。   As a result, the number of cells expressing EGFP when LBS (pH 3.5) was used as the condensation medium was larger than that when HBS (pH 7.4) was used (FIG. 1-A). Similar results were obtained by fluorescence microscopy (data not shown). At physiological pH, where only the PEI fraction forms a complex with DNA, every six amino groups are protonated, half of the amino groups are protonated at pH 5, and 80% amino at pH 3. The group is reported to be protonated (Suh, J. et al., (1994) Ionization of poly (ethylenimine) and poly (allylamine) at various pH's. Bioorg. Chem. 22, 318-327 .; Clamme, JP et al., (2003) Monitoring of the formation and dissociation of polyethylenimine / DNA complexes by two photon fluorescence correlation spectroscopy. Biophys. J. 84, 1960-1968 .; Menzel, H. et al., (2003) Chemical properties of polyamines with relevance to the biomineralization of silica. Chem. Commun. 2003, 2994-2995.). From this, it can be considered that the increase in positive charge of PEI promotes DNA / PEI polyplex formation.

さらに、PEIの毒性への酸性pHの影響を検討した。HBS(pH 7.4)またはLBS(pH 3.5)中で形成されたポリプレックスで一過性にトランスフェクションしたHeLa細胞をPI染色し、PIで染色された死細胞をフローサイトメトリーで分析した。   Furthermore, the effect of acidic pH on the toxicity of PEI was investigated. HeLa cells transiently transfected with polyplexes formed in HBS (pH 7.4) or LBS (pH 3.5) were stained with PI, and dead cells stained with PI were analyzed by flow cytometry.

その結果、LBSでは、PIで染色される死細胞数がHBSと比較してより少なかった(図1-B)。このことから、LBSを使用することによりPEIの毒性を緩和できることが示唆される。毒性のかなりの部分はDNAと複合体を形成しない遊離PEI分子に起因する(Godbey, W.T. et al., (2001) Poly(ethylenimine)-mediated gene delivery affects endothelial cell function and viability. Biomaterials 22, 471-480.;Moghimi, S.M. et al., (2005) A two-stage poly(ethylenimine)-mediated cytotoxicity: Implications for gene transfer/therapy. Mol. Ther. 11, 990-995.)。そのため、ポリプレックス形成の増強が毒性の軽減に寄与すると考えることができる。   As a result, in LBS, the number of dead cells stained with PI was smaller than that in HBS (FIG. 1-B). This suggests that the use of LBS can alleviate the toxicity of PEI. A significant part of the toxicity comes from free PEI molecules that do not complex with DNA (Godbey, WT et al., (2001) Poly (ethylenimine) -mediated gene delivery affects endothelial cell function and viability. Biomaterials 22, 471- Moghimi, SM et al., (2005) A two-stage poly (ethylenimine) -mediated cytotoxicity: Implications for gene transfer / therapy. Mol. Ther. 11, 990-995.). Therefore, it can be considered that enhancement of polyplex formation contributes to reduction of toxicity.

上記結果から、PEIの保存期間中の安定性を維持し、高いトランスフェクション活性を得るためには、酸性化PEI溶液による保存が好ましいことが判明した。   From the above results, it was found that storage with an acidified PEI solution is preferable in order to maintain stability during the storage period of PEI and obtain high transfection activity.

また、上記結果から、ポリプレックス形成時の凝縮培地として中性凝縮培地ではなく酸性凝縮培地を採用するにことにより、トランスフェクション効率が改善されると共に毒性が緩和されることが判明した。   Further, from the above results, it was found that adopting an acidic condensed medium instead of a neutral condensed medium as a condensing medium at the time of polyplex formation improves transfection efficiency and mitigates toxicity.

ポリプレックス形成時のPEI/DNA比の最適化および凝縮pHを検討した。   Optimization of PEI / DNA ratio and condensation pH during polyplex formation were investigated.

PEIのトランスフェクション効率はDNAに対するPEIの割合に依存する(非特許文献2)。そこで、PEIとDNAとを、1から10までの範囲の様々なPEI/DNA比でLBS(pH 3.5)中で混合し、得られたポリプレックスを用いてトランスフェクション効率を比較検討した。具体的には、PEIおよびpcDNA4-TO-EGFPをLBS(pH 3.5)中で様々なPEI/DNA比で混合し、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞を一過性にトランスフェクションした。トランスフェクション24時間後に死細胞検出のために細胞をPI染色し、そしてEGFP発現と毒性をフローサイトメトリーで分析した。   The transfection efficiency of PEI depends on the ratio of PEI to DNA (Non-patent Document 2). Therefore, PEI and DNA were mixed in LBS (pH 3.5) at various PEI / DNA ratios ranging from 1 to 10, and transfection efficiency was compared using the resulting polyplex. Specifically, PEI and pcDNA4-TO-EGFP were mixed at various PEI / DNA ratios in LBS (pH 3.5), and HeLa cells were transiently transfected with the obtained PEI / DNA polyplex. . Cells were stained with PI for detection of dead cells 24 hours after transfection, and EGFP expression and toxicity were analyzed by flow cytometry.

EGFP発現細胞数は、PEI/DNA比が4から8の範囲であるときに著しく増加した(図2-Aおよび2-B)。最適化したPEI/DNA比は、DNA中のリン酸に対するPEI中の窒素の割合(NP比)である40から50に一致した(図2-A)。ところが、中性凝縮培地中では直鎖低分子量PEIはNP比6で用いることが推奨されていた(非特許文献4および8;Ferrari, S. et al., (1997) ExGen 500 is an efficient vector for gene delivery to lung epithelial cells in vitro and in vivo. Gene Ther. 4, 1100-1106.)。PIで染色された死細胞数はPEI/DNA比が10のときに増加した(図2-A)。過剰な遊離PEI分子は、効率的なトランスフェクションに寄与するが、その高毒性によりトランスフェクション効率を抑制した(図2-A;Clamme, J.P. et al.,(2003) Monitoring of the formation and dissociation of polyethylenimine/DNA complexes by two photon fluorescence correlation spectroscopy. Biophys. J. 84, 1960-1968.;Ira, M.Y. et al., (2003) DNA vector polyethyleneimine affects cell pH and membrane potential: A time-resolved fluorescence microscopy study. J. Fluoresc. 13, 339-347.)。過剰量の遊離PEIのために、PEI/DNA比が低い(〜3)ときに効率的にトランスフェクションするには、大きなサイズのベクター(>10kbp)が好ましい(データ未記載)。   The number of EGFP expressing cells increased significantly when the PEI / DNA ratio ranged from 4 to 8 (FIGS. 2-A and 2-B). The optimized PEI / DNA ratio was consistent with 40-50, the ratio of nitrogen in PEI to NP in DNA (NP ratio) (Figure 2-A). However, it was recommended to use linear low molecular weight PEI at a NP ratio of 6 in neutral condensate (Non-Patent Documents 4 and 8; Ferrari, S. et al., (1997) ExGen 500 is an efficient vector. for gene delivery to lung epithelial cells in vitro and in vivo. Gene Ther. 4, 1100-1106. The number of dead cells stained with PI increased when the PEI / DNA ratio was 10 (FIG. 2-A). Excess free PEI molecules contribute to efficient transfection, but suppressed their transfection efficiency due to their high toxicity (Fig. 2-A; Clamme, JP et al., (2003) Monitoring of the formation and dissociation of polyethylenimine / DNA complexes by two photon fluorescence correlation spectroscopy. Biophys. J. 84, 1960-1968 .; Ira, MY et al., (2003) DNA vector polyethyleneimine affects cell pH and membrane potential: A time-resolved fluorescence microscopy study. J. Fluoresc. 13, 339-347.). Larger size vectors (> 10 kbp) are preferred (data not shown) for efficient transfection when the PEI / DNA ratio is low (˜3) due to excess free PEI.

次に、DNA凝縮pHがトランスフェクション効率に及ぼす効果を検討した。具体的には、PEIおよびpcDNA4-TO-EGFPを比率が5(μg/μg)となるように、HBS(pH 7.4)またはLBS(pH 3.5、4.0、4.5)中で混合し、そして得られたPEI/DNAポリプレックスでHeLa細胞を一過性にトランスフェクションした。   Next, the effect of DNA condensation pH on transfection efficiency was examined. Specifically, PEI and pcDNA4-TO-EGFP were mixed in HBS (pH 7.4) or LBS (pH 3.5, 4.0, 4.5) to a ratio of 5 (μg / μg) and obtained HeLa cells were transiently transfected with PEI / DNA polyplex.

その結果、凝縮培地としてpH 3.5、pH 4.0、およびpH 4.5のLBSを用いたときはいずれも、pH 7.4のHBSを用いたときと比較して、EGFP発現細胞数が2倍〜6倍に増加した(図2-C)。また、pH 4.0のLBSが、試験した凝縮培地の中では最も効率的な凝縮培地であることが判明した(図2-C)。   As a result, the number of EGFP-expressing cells increased 2-fold to 6-fold when using LBS at pH 3.5, pH 4.0, and pH 4.5 as the condensing medium compared to using HBS at pH 7.4. (Fig. 2-C). In addition, pH 4.0 LBS was found to be the most efficient condensing medium among the condensing media tested (FIG. 2-C).

したがって、高いPEI媒介トランスフェクション効率を達成するためには、好ましくは約pH 3.5〜約 4.5、より好ましくは約pH 4.0の凝縮培地、例えばこのようなpHのLBSを使用することが推奨される。   Therefore, to achieve high PEI-mediated transfection efficiency, it is recommended to use a condensing medium, preferably about pH 3.5 to about 4.5, more preferably about pH 4.0, such as LBS at such pH.

PEIを使用して様々な細胞のトランスフェクションを検討した。その結果、LBS(pH 4.0)で形成されたPEI/DNAポリプレックスを用いて、HeLa、HeLa S3、A431、COS-1、MCF7、NIH3T3、HCT116およびHEK293細胞をトランスフェクションすることができた。代表的な検討結果を以下に記載する。   PEI was used to examine the transfection of various cells. As a result, HeLa, HeLa S3, A431, COS-1, MCF7, NIH3T3, HCT116 and HEK293 cells could be transfected using the PEI / DNA polyplex formed with LBS (pH 4.0). The typical results are shown below.

まず、COS-1およびHeLa S3細胞を5μgのpcDNA4-TO-EGFPと25μgのPEI(PEI/DNA比は5)をLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて一過性にトランスフェクションし、そして培養12時間後に培地を新鮮な血清含有培地と交換した。そして、EGFP発現を測定し、トランスフェクション効率を評価した。その結果、COS-1およびHeLa S3細胞のトランスフェクション効率はそれぞれ〜80%および〜60%だった(図3-A)。   First, COS-1 and HeLa S3 cells were prepared using a polyplex formed by mixing 5 μg pcDNA4-TO-EGFP and 25 μg PEI (PEI / DNA ratio 5) in LBS (pH 4.0). Transfected transiently and after 12 hours of culture the medium was replaced with fresh serum-containing medium. EGFP expression was then measured to assess transfection efficiency. As a result, the transfection efficiency of COS-1 and HeLa S3 cells was ˜80% and ˜60%, respectively (FIG. 3-A).

次に、COS-1細胞を用い、LBS(pH 4.0)に溶解したPEIと市販のトランスフェクション試薬TransIT-LT1との間でトランスフェクション効率を比較検討した。具体的には、細胞を、1μgのpcDNA4-TO-EGFPと5μgのPEI(PEI/DNA比は5)をLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックス、または最適量のTransIT-LT1を用いて一過性にトランスフェクションした。そして、EGFP発現を測定し、トランスフェクション効率を評価した。その結果、PEIによるトランスフェクション効率はTransIT-LT1によるトランスフェクション効率に匹敵することが明らかになった(図3-B)。   Next, using COS-1 cells, transfection efficiency was compared between PEI dissolved in LBS (pH 4.0) and the commercially available transfection reagent TransIT-LT1. Specifically, cells were either polyplex formed by mixing 1 μg pcDNA4-TO-EGFP and 5 μg PEI (PEI / DNA ratio 5) in LBS (pH 4.0), or optimal amount of TransIT Transient transfection with -LT1. EGFP expression was then measured to assess transfection efficiency. As a result, it was revealed that the transfection efficiency by PEI is comparable to the transfection efficiency by TransIT-LT1 (Fig. 3-B).

次に、浮遊性の培養細胞であるヒト巨核球性Dami細胞を用いて、PEIによる浮遊性細胞のトランスフェクションを検討した。浮遊性の培養細胞の多くは化学トランスフェクション試薬を用いると充分にトランスフェクションされないため、通常、特別な機器および大量の浮遊性細胞を用いて電気穿孔法(electroporation)によりトランスフェクションが実施されるが、このような方法では甚だしい細胞死が引き起こされる。そこで酸性化PEIを用いて酸性条件下で形成させたPEI/DNAポリプレックスを用いるトランスフェクション方法により、浮遊性細胞のトランスフェクションを実施できるか検討した。Dami細胞は、FBSおよびウマ血清(上記材料および方法を参照)を添加した培地中で増殖すると培養ディッシュに付着することが明らかになったため、浮遊培養したDami細胞を培養ディッシュに接着させ、そして、4μgのpcDNA4-TO-EGFPと26μgのPEI(PEI/DNA比は6)をLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて一過性にトランスフェクションした。その結果、Dami細胞はLBS(pH 4.0)で形成されたPEI/DNAポリプレックスを用いてトランスフェクションすることができ、そのトランスフェクション率は3〜5%であって電気穿孔法によるトランスフェクション率に匹敵することが明らかになった(図3-C)。PEIを使用するトランスフェクション方法は、特別な機器も必要とせず、少量の細胞であっても適用できるため、電気穿孔法によるトランスフェクション方法と比較して浮遊性細胞のトランスフェクションに有用である。   Next, transfection of suspension cells by PEI was examined using human megakaryocyte Dami cells, which are suspension culture cells. Since many suspension culture cells are not fully transfected with chemical transfection reagents, transfection is usually performed by electroporation using special equipment and large numbers of suspension cells. Such a method causes severe cell death. Therefore, it was investigated whether buoyant cells could be transfected by a transfection method using PEI / DNA polyplexes formed under acidic conditions using acidified PEI. Dami cells were found to adhere to the culture dish when grown in medium supplemented with FBS and horse serum (see materials and methods above), so that the Dami cells cultured in suspension were attached to the culture dish, and Transient transfection was performed using a polyplex formed by mixing 4 μg of pcDNA4-TO-EGFP and 26 μg of PEI (PEI / DNA ratio is 6) in LBS (pH 4.0). As a result, Dami cells can be transfected with PEI / DNA polyplexes formed with LBS (pH 4.0), and the transfection rate is 3-5%, which is equivalent to the transfection rate by electroporation. It became clear that it was comparable (Figure 3-C). Since the transfection method using PEI does not require any special equipment and can be applied even to a small amount of cells, it is useful for transfection of suspension cells compared to the transfection method by electroporation.

さらに、PEIとの接触に対して感受性が高く、そのため細胞凝集および細胞死が生じ易い細胞について、酸性化PEIを用いて酸性条件下で形成させたPEI/DNAポリプレックスを用いるトランスフェクションを検討した。PEIとの接触に対して感受性が高い細胞としてHCT116細胞を使用した。そして、PEIの毒性を軽減するためPEI/DNA比を1.25まで低下し、また、トランスフェクション効率を上げるためにトランスフェクション操作を2回連続して行った。具体的には、6μgのpCAG/TetR-IRES-CD25と7.5μgのPEIをLBS(pH 4.0)中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて1回または2回、一過性にトランスフェクションし、そして抗CD25抗体を用いて染色した後、セルソーターにてCD25発現を分析した。その結果、連続トランスフェクション方法により約30%のトランスフェクション効率が得られた(図3-D)。   In addition, transfection using PEI / DNA polyplexes formed under acidic conditions using acidified PEI was examined for cells that are highly sensitive to contact with PEI and therefore prone to cell aggregation and cell death. . HCT116 cells were used as cells sensitive to contact with PEI. Then, the PEI / DNA ratio was reduced to 1.25 in order to reduce the toxicity of PEI, and the transfection operation was repeated twice in order to increase the transfection efficiency. Specifically, transiently transfer once or twice using polyplex formed by mixing 6 μg pCAG / TetR-IRES-CD25 and 7.5 μg PEI in LBS (pH 4.0). And staining with anti-CD25 antibody, followed by analysis of CD25 expression on a cell sorter. As a result, a transfection efficiency of about 30% was obtained by the continuous transfection method (FIG. 3-D).

次に、酸性化PEIを用いて酸性条件下で形成させたPEI/DNAポリプレックスを用いるトランスフェクション方法により高トランスフェクション効率および低毒性が達成されたことから、安定トランスフェクション細胞クローンが容易に作成されるかどうかを検討した。具体的には、HeLa S3細胞の安定トランスフェクションを、pcDNA4-TO-EGFPとPEIをLBS中で混合することにより形成させたポリプレックスを用いて行った。次いで、ゼオシン抵抗性コロニーを2週間でクローン化した。その結果、単一細胞に由来しEGFPを安定的に発現する200個以上のコロニーを3×104 HeLa S3細胞から取得した(図3-E)。また、PEI感受性のHCT116細胞からも、安定トランスフェクション細胞クローンを作成することができた(データ未記載)。 Next, high transfection efficiency and low toxicity were achieved by the transfection method using PEI / DNA polyplexes formed under acidic conditions using acidified PEI, making stable transfection cell clones easy We examined whether to be done. Specifically, stable transfection of HeLa S3 cells was performed using a polyplex formed by mixing pcDNA4-TO-EGFP and PEI in LBS. Zeocin resistant colonies were then cloned in 2 weeks. As a result, more than 200 colonies derived from a single cell and stably expressing EGFP were obtained from 3 × 10 4 HeLa S3 cells (FIG. 3-E). In addition, stable transfected cell clones could be created from PEI-sensitive HCT116 cells (data not shown).

さらに、PEIを使用する本トランスフェクション方法により、様々な細胞株、例えばHeLa,、COS-1およびDami細胞を、遺伝子ノックダウンのためのshRNAベクターがで効率的にトランスフェクションできた(データ未記載)。   Furthermore, this transfection method using PEI enabled efficient transfection of various cell lines such as HeLa, COS-1 and Dami cells with shRNA vectors for gene knockdown (data not shown) ).

本発明によれば、高いトランスフェクション効率と最小限の毒性を達成する細胞への核酸導入方法を提供できる。さらに、本発明に係る方法は、従来法と比較して費用効果的である。また、本発明により提供される酸性化PEI溶液は、安定であり、そのトランスフェクション活性を長期間維持することができるため、細胞への核酸導入において高いトランスフェクション効率と最小限の毒性を達成できる。   According to the present invention, a method for introducing a nucleic acid into a cell that achieves high transfection efficiency and minimal toxicity can be provided. Furthermore, the method according to the present invention is cost effective compared to conventional methods. In addition, the acidified PEI solution provided by the present invention is stable and can maintain its transfection activity for a long period of time, so that high transfection efficiency and minimal toxicity can be achieved in introducing nucleic acids into cells. .

核酸の細胞内への導入は、遺伝子治療のような医療応用はもちろんのこと、分子細胞生物学の基礎研究に必須である。したがって、本発明は基礎科学分野から医薬研究開発分野まで広く寄与する有用なものである。   Introduction of nucleic acids into cells is essential for basic research in molecular cell biology as well as medical applications such as gene therapy. Therefore, the present invention is useful to contribute widely from the basic science field to the pharmaceutical research and development field.

Claims (6)

下記工程を含む、細胞への核酸導入方法:
(1)ポリエチレンイミン(PEI)と核酸とを、pH 3.5からpH 4.5の酸性条件下で混合する工程、および
(2)得られた混合物で細胞を処理する工程、
ここで、該PEIは分子量25,000の直鎖PEIである。
A method for introducing a nucleic acid into a cell, comprising the following steps:
(1) mixing polyethyleneimine (PEI) and nucleic acid under acidic conditions of pH 3.5 to pH 4.5, and (2) treating cells with the resulting mixture,
Here, the PEI is a linear PEI having a molecular weight of 25,000 .
前記工程(2)についで下記工程を更に含む請求項1に記載の細胞への核酸導入方法:
(3)細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換する工程。
The method for introducing a nucleic acid into a cell according to claim 1, further comprising the following step following the step (2):
(3) A step of replacing the cell culture medium with a fresh culture medium.
ポリエチレンイミン(PEI)と核酸との重量比が、4:1から8:1である請求項1または請求項2に記載の細胞への核酸導入方法。 3. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to claim 1, wherein the weight ratio of polyethyleneimine (PEI) to the nucleic acid is 4: 1 to 8: 1. 前記ポリエチレンイミン(PEI)が、pH 0.5からpH 2.0の溶液(PEI溶液)であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の細胞への核酸導入方法。 4. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to claim 1, wherein the polyethyleneimine (PEI) is a solution having a pH of 0.5 to pH 2.0 (PEI solution). 前記ポリエチレンイミン(PEI)が、PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の細胞への核酸導入方法。 4. The method for introducing a nucleic acid into a cell according to claim 1, wherein the polyethyleneimine (PEI) is a solution prepared by dissolving PEI in a 0.2N hydrochloric acid solution. 下記工程を含む、細胞への核酸導入方法:
(1)ポリエチレンイミン(PEI)と核酸とを、pH 3.5からpH 4.5の酸性条件下で混合する工程、
(2)得られた混合物で細胞を処理する工程、および
(3)細胞の培養培地を新鮮培養培地と交換する工程、
ここで、該PEIは分子量25,000の直鎖PEIを0.2N 塩酸溶液に溶解することにより調製された溶液であり、PEIと核酸との重量比が4:1から8:1である。
A method for introducing a nucleic acid into a cell, comprising the following steps:
(1) A step of mixing polyethyleneimine (PEI) and nucleic acid under acidic conditions of pH 3.5 to pH 4.5,
(2) treating the cells with the resulting mixture, and (3) replacing the cell culture medium with fresh culture medium,
Here, the PEI is a solution prepared by dissolving linear PEI having a molecular weight of 25,000 in 0.2N hydrochloric acid solution, and the weight ratio of PEI to nucleic acid is 4: 1 to 8: 1.
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